《工程制圖與CAD》課程整合開發(fā)與實(shí)踐

賈銘鈺　張弘弢　王茜

摘要：隨著高校在教與學(xué)的模式方面的改革，文章基于工業(yè)設(shè)計專業(yè)對《工程制圖與CAD》課程的要求，針對《工程制圖》和《計算機(jī)輔助繪圖（CAD）》兩門課程在教授過程中存在的問題，提出了整合思路，將相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)整合，借助新穎的考核方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使課程富有生命力。

關(guān)鍵詞：工程制圖 CAD 整合開發(fā) 課程考核

中圖分類號：TH126 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-0069（2018）05-0071-03

引言

工業(yè)設(shè)計專業(yè)要求學(xué)生不僅僅要能夠創(chuàng)造出新產(chǎn)品的概念，也需要具備將其轉(zhuǎn)化成工業(yè)生產(chǎn)通用語言（工程圖樣）的能力，用工程圖樣來準(zhǔn)確完整地表達(dá)設(shè)計理念，工程圖樣被喻為“工界的語言”，它是表達(dá)和交流設(shè)計思想的重要工具。因此，要求本專業(yè)的學(xué)生必須掌握工程圖樣的基本原理和制圖方法。

《工程制圖與CAD》課程研究用投影法解決空間幾何問題的原理和方法，用計算機(jī)輔助繪制（CAD）表達(dá)工程圖樣。主要是培養(yǎng)學(xué)生熟練運(yùn)用軟件繪制工程圖、閱讀工程圖的能力；培養(yǎng)學(xué)生對產(chǎn)品零部件表達(dá)能力和空間構(gòu)思能力；同時培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

一、問題的提出

長期以來，多數(shù)高校的《工程制圖與計算機(jī)繪圖（CAD）》課程的開設(shè)采取了分離式或添加式。分離式是將其作為兩門相互獨(dú)立的課程開設(shè)，容易使兩門課程之間缺乏連貫性；添加式是在工程制圖課內(nèi)劃分出部分學(xué)時，以介紹和講授計算機(jī)繪圖內(nèi)容，這種情況下一般學(xué)時較少，學(xué)生課上得不到充分練習(xí)，授課內(nèi)容給學(xué)生留下的印象就不深，更談不上靈活運(yùn)用。

對于分離式，是將其作為兩門相互獨(dú)立的課程開設(shè)，一般開設(shè)在一年級第一和第二學(xué)期。在實(shí)際講授過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題：

1.對于工程制圖課程的學(xué)習(xí)，由于工程制圖課程包含大量的尺規(guī)制圖和枯燥的理論知識，使大部分學(xué)生存在學(xué)習(xí)困難的情況，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。對于大量的尺規(guī)制圖，現(xiàn)在已經(jīng)脫離了實(shí)際工作的要求，浪費(fèi)了教學(xué)學(xué)時，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。因此，學(xué)生對于鉛筆+直尺+橡皮的繪圖方式，態(tài)度不認(rèn)真，有學(xué)生徒手繪制，應(yīng)付了事，不利于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度的培養(yǎng)；加之繪制圖形不美，很難使學(xué)生有成就感，這樣時間長了，易失去興趣。

2.有些學(xué)校教學(xué)用具（模型、掛圖、實(shí)物）有限，不利于學(xué)生的空間想象能力的培養(yǎng)。而模型、掛圖等教具只能按一個方向擺放，因此，坐在不同位置的學(xué)生看到的結(jié)果并不一致，尤其是掛圖，坐在后面的學(xué)生可能看不清楚，特別是一些細(xì)節(jié)容易出錯的部位。

3.《計算機(jī)輔助繪圖（CAD）》課程單獨(dú)開設(shè)，在學(xué)習(xí)過程中注重軟件命令的掌握和熟練使用，往往忽略了制圖的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致學(xué)生雖然掌握了軟件的繪圖命令，卻難以利用計算機(jī)繪制出滿足制圖規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的工程圖，繪制的圖樣不符合要求，漏洞百出，存在“兩張皮”現(xiàn)象，這是很多高校工程制圖和計算機(jī)輔助繪圖課程所存在的問題。

二、問題的解決

針對上面存在的問題，我校工業(yè)設(shè)計專業(yè)將《工程制圖與CAD》課程進(jìn)行了整合開發(fā)，具體內(nèi)容如下：

（一）課程內(nèi)容

1.依據(jù)工業(yè)設(shè)計專業(yè)對《工程制圖與CAD》課程的要求，學(xué)生應(yīng)具備熟練運(yùn)用軟件繪制工程圖、閱讀工程圖的能力。同時課程本身實(shí)踐性很強(qiáng)，因此，在整合過程中力求簡化理論，以“實(shí)用、夠用”為度。

2.教學(xué)學(xué)時的縮減，針對工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)學(xué)時由原來的《工程制圖》45學(xué)時和《計算機(jī)輔助繪圖（CAD）》30學(xué)時，縮減為合計45學(xué)時，因此，需要將教學(xué)內(nèi)容做調(diào)整。

《工程制圖》中的畫法幾何部分的內(nèi)容，以實(shí)用為度。刪減了投影基礎(chǔ)中“點(diǎn)、線、面”的投影，將點(diǎn)、線、面投影的基礎(chǔ)知識部分融合在基本體的投影中加以講解和練習(xí)；直接刪除了“投影變換”的內(nèi)容，此部分內(nèi)容對于工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)生不做要求；壓縮了“截交線”和“相貫線”的內(nèi)容，要求理解其概念，掌握特殊相貫線的繪制，對組合體中涉及的截交線或相貫線做了理解其近似畫法的要求，而不要求用具體求點(diǎn)的方法作圖，因?yàn)楝F(xiàn)在采用任何一款三維建模軟件都能解決截交形體或相貫形體的結(jié)構(gòu)問題；投影原理比較抽象難懂，單純的點(diǎn)、線、面等幾何元素在工程圖紙中較為少見，因此，適當(dāng)刪減點(diǎn)、線、面的投影特性等單純的理論知識，將其融合在形體的投影中加以介紹，有利于學(xué)生的理解和掌握。

《工程制圖》中的機(jī)械制圖部分的內(nèi)容，以夠用為度。以日常生活中的“產(chǎn)品圖樣”為例，要求學(xué)生掌握其表達(dá)方式；精減了“標(biāo)準(zhǔn)件與常用件、零件圖和裝配圖”部分內(nèi)容，此本部分內(nèi)容分為講授和自學(xué)兩部分，重點(diǎn)放在“識圖”。如“標(biāo)準(zhǔn)件與常用件”主要講授螺紋連接畫法、常用螺紋緊固件的裝配畫法和齒輪嚙合的畫法，其他的鍵、銷、滾動軸承和彈簧等畫法以自學(xué)為主。

《工程制圖》中的徒手繪圖部分是培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的重要手段，是工程設(shè)計人員必備的一種基本技能，因此，在原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加了軸測圖的徒手畫法。學(xué)生通過繪制軸測草圖，既可以培養(yǎng)他們的圖形表達(dá)能力，又可以培養(yǎng)他們的空間想象和形象思維能力。同時徒手繪制草圖對于突發(fā)的設(shè)計靈感和記錄瞬間的創(chuàng)意構(gòu)思，以及現(xiàn)場測繪等方面都是尺、規(guī)繪圖和計算機(jī)繪圖所不能替代的。

（二）整合思路

本著“工程制圖為繪圖基礎(chǔ)，CAD為繪圖工具”的指導(dǎo)思想，將《工程制圖與CAD》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了有機(jī)的融合，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。計算機(jī)輔助繪圖（CAD）是對工程制圖知識的實(shí)踐和應(yīng)用，因此，將工程制圖教學(xué)中手工練習(xí)的實(shí)例作為上機(jī)實(shí)訓(xùn)的素材，將《工程制圖》課程的學(xué)習(xí)與計算機(jī)輔助繪圖教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，例如為了使學(xué)生真正掌握制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)，在教學(xué)實(shí)踐中，是以一張典型軸承座零件圖為載體，以AutoCAD軟件繪圖環(huán)境設(shè)置為契機(jī)，既學(xué)了制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)，又學(xué)了軟件的繪圖環(huán)境設(shè)置，達(dá)到“一箭雙雕”的目的。再比如，在講解圖紙相關(guān)知識時，讓學(xué)生用AutoCAD軟件根據(jù)國家圖紙圖幅標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制出帶有標(biāo)題欄的A3、A4等圖紙模版。

（三）整合內(nèi)容

課程內(nèi)容整合就是將計算機(jī)輔助繪圖（CAD）內(nèi)容融入工程制圖的各章節(jié)中。傳統(tǒng)的工程制圖課程，理論內(nèi)容枯燥、抽象，學(xué)生普遍反映難學(xué)。本著“工程制圖作為繪圖基礎(chǔ)，CAD作為繪圖工具”的指導(dǎo)思想，將二維繪圖軟件AutoCAD作為繪圖的工具，相當(dāng)于以前的手工尺、規(guī)繪圖，在學(xué)習(xí)工程制圖的同時，利用AutoCAD軟件，實(shí)現(xiàn)工程制圖知識的應(yīng)用，二者之間相輔相成，相互促進(jìn)，有利于提高課堂教學(xué)效率、提升教學(xué)效果。

《工程制圖與CAD》課程具體內(nèi)容融合（如圖1）所示。

（四）課程考核

課程的考核方式打破了傳統(tǒng)的一卷定終身的考核方式，采取了平時成績+階段考核+期末考核的三段式考核方式，強(qiáng)調(diào)過程考核。同時對學(xué)生成績的考核也不是單純的知識考核，而是建立起了以能力為核心，知識、能力相結(jié)合的考核方式。

考核方式的成績組成，總成績=平時成績20%+階段考核40%+期末考核40%，其中平時成績包括平時出勤、課上表現(xiàn)、平時作業(yè)（草繪、上機(jī)）等；階段考核兩次，都為上機(jī)實(shí)操；期末考核以實(shí)踐操作為主、結(jié)合口試進(jìn)行綜合考核，其中實(shí)操部分為學(xué)生設(shè)計了一組難度系數(shù)不同的產(chǎn)品零件圖和裝配圖的繪制，學(xué)生可以根據(jù)自己的能力水平選擇適合自己的題目，目的是期末考核不僅僅是一次考試，更是一次能力提升的機(jī)會。從學(xué)生選擇的題目來看，大部分學(xué)生對自己的所學(xué)知識還是很有把握的。通過這種形式，可以避免題目出現(xiàn)過難或過于簡單等問題。

在整個課程教學(xué)考核中，強(qiáng)調(diào)對學(xué)習(xí)過程的考核，以上機(jī)實(shí)操為主、草繪和口試為輔，綜合考查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。通過教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生最終的考核成績反映了平時的學(xué)習(xí)情況，成績分布情況（如圖2）所示。

（五）課后調(diào)研

通過一學(xué)期的實(shí)踐，課程結(jié)束對學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果的部分題目分析如下：

1.將《工程制圖》與《計算機(jī)輔助繪圖（CAD）》整合在一起上效果如何？（如圖3）

分析：針對這個問題，認(rèn)為很好的占33%，認(rèn)為不錯的占52%，共計85%的學(xué)生認(rèn)為整合在一起上的效果還不錯，只有9%的學(xué)生希望分開上，從結(jié)果看，這兩部分內(nèi)容需要整合在一起完成。

2.本課程內(nèi)容的難易程度，你認(rèn)為如何？（如圖4）

分析：本課程內(nèi)容的難易程度有12%的學(xué)生認(rèn)為很難，有46%的認(rèn)為難，共計58%的學(xué)生認(rèn)為本課程難；有42%的學(xué)生認(rèn)為不難，甚至有學(xué)生認(rèn)為容易。以后可以采取“一幫一”的形式來組織教學(xué)。

3.你認(rèn)為期末考核采取“上機(jī)+口試”的形式如何？（如圖5）

分析：期末考核采取“上機(jī)+口試”的形式，學(xué)生認(rèn)為能提升實(shí)操能力和讀圖能力的占54%，認(rèn)為對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用占17%，認(rèn)為能反映出對所學(xué)知識的掌握情況的占26%，認(rèn)為考核不夠全面的僅占3%。說明這種考核方式可以繼續(xù)保留，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)一步完善考核題目。

4.對期末考核內(nèi)容采用不同系數(shù)，你的觀點(diǎn)？（如圖6）

分析：期末考核內(nèi)容采用不同系數(shù)學(xué)生認(rèn)為很好，可以根據(jù)自己實(shí)際情況選擇的占43%，認(rèn)為不錯，形式新穎的占37%，認(rèn)為在一定程度上避免抄襲的占17%，認(rèn)為不采用統(tǒng)一試卷有失公平的僅占3%。說明總體上學(xué)生很認(rèn)可這種考核方式。

從調(diào)查問卷作答情況可以看出，將《工程制圖與CAD》從內(nèi)容到形式整合在一起講授，學(xué)生都比較認(rèn)可，實(shí)際的教學(xué)效果亦有顯著提升，關(guān)鍵是激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

結(jié)語

《工程制圖與CAD》作為專業(yè)基礎(chǔ)課，大學(xué)一年級學(xué)生的工程技術(shù)入門課程，要求學(xué)生既要掌握理論基礎(chǔ)知識又要熟練操作，如何提高課程的教學(xué)效果是關(guān)鍵。有道是“目的決定途徑”。適合工業(yè)設(shè)計專業(yè)的《工程制圖與CAD》課程的教學(xué)，就是應(yīng)以提高學(xué)生讀圖和繪圖能力為主，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新意識和工程技術(shù)素養(yǎng)為目的。作為任課教師，我們不僅要想辦法提高教育教學(xué)的質(zhì)量，同時一定要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，進(jìn)一步優(yōu)化《工程制圖與CAD》課程的教學(xué)方法，努力挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能，將被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。